Vue虚拟Dom与diff算法原理

Vue虚拟Dom与diff算法原理

什么是虚拟DOM？

虚拟DOM(Virtual   Dom)，也就是我们常说的虚拟节点，是用JS对象来模拟真实DOM中的节点，
该对象包含了真实DOM的结构及其属性，用于对比虚拟DOM和真实DOM的差异，
从而进行局部渲染来达到优化性能的目的。

真实的元素节点：

Hello world!

VNode：{
	tag:'div',
	attrs:{
		id:'wrap'
	},
	children:[
			{
				tag:'p',
				text:'Hello world!',
				attrs:{
					class:'title',
				}
			}
		]
}

为什么使用虚拟DOM？

起初我们在使用JS/JQuery时，不可避免的会大量操作DOM，而DOM的变化又会引发回流或重绘，
从而降低页面渲染性能。那么怎样来减少对DOM的操作呢？此时虚拟DOM应用而生，
所以虚拟DOM出现的主要目的就是为了减少频繁操作DOM而引起回流重绘所引发的性能问题的！

虚拟DOM的作用是什么？

兼容性好。因为Vnode本质是JS对象，所以不管Node还是浏览器环境，都可以操作；

减少了对Dom的操作。页面中的数据和状态变化，都通过Vnode对比，只需要在比对完之后更新
DOM，不需要频繁操作，提高了页面性能；

虚拟DOM和真实DOM的区别？

虚拟DOM不会进行回流和重绘；
真实DOM在频繁操作时引发的回流重绘导致性能很低；
虚拟DOM频繁修改，然后一次性对比差异并修改真实DOM，最后进行依次回流重绘，减少了真实DOM
中多次回流重绘引起的性能损耗；
虚拟DOM有效降低大面积的重绘与排版，因为是和真实DOM对比，更新差异部分，所以只渲染局部；
总损耗 = 真实DOM增删改 + (多节点)回流/重绘;    //计算使用真实DOM的损耗
总损耗 = 虚拟DOM增删改 + (diff对比)真实DOM差异化增删改 + (较少节点)回流/重绘;   //计算使用虚拟DOM的损耗

可以发现，都是围绕频繁操作真实DOM引起回流重绘，导致页面性能损耗来说的。不过框架也不一定非要使用虚拟DOM，关键在于看是否频繁操作会引起大面积的DOM操作。

那么虚拟DOM究竟通过什么方式来减少了页面中频繁操作DOM呢？这就不得不去了解DOM Diff算法了。

DIFF算法

当数据变化时，vue如何来更新视图的？
其实很简单，一开始会根据真实DOM生成虚拟DOM，当虚拟DOM某个节点的数据改变后会生成一个新
的Vnode，然后VNode和oldVnode对比，把不同的地方修改在真实DOM上，最后再使得oldVnode的
值为Vnode。
diff过程就是调用patch函数，比较新老节点，一边比较一边给真实DOM打补丁(patch)；

对照vue源码来解析一下

//patch函数 oldVnode:老节点 vnode:新节点

function patch (oldVnode, vnode) {

...

if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
	patchVnode(oldVnode, vnode) //如果新老节点是同一节点,那么进一步通过patchVnode来比较子节点
} else {
	/* -----否则新节点直接替换老节点----- */
	const oEl = oldVnode.el // 当前oldVnode对应的真实元素节点
	let parentEle = api.parentNode(oEl) // 父元素
	createEle(vnode) // 根据Vnode生成新元素
	if (parentEle !== null) {
	api.insertBefore(parentEle, vnode.el, api.nextSibling(oEl)) // 将新元素添加进父元素
	api.removeChild(parentEle, oldVnode.el) // 移除以前的旧元素节点
	oldVnode = null
}

}

...

return vnode

}

//判断两节点是否为同一节点

function sameVnode (a, b) {

return (

a.key === b.key && // key值

a.tag === b.tag && // 标签名

a.isComment === b.isComment && // 是否为注释节点

// 是否都定义了data，data包含一些具体信息，例如onclick , style

isDef(a.data) === isDef(b.data) &&

sameInputType(a, b) // 当标签是的时候，type必须相同

)

}

从上面可以看出，patch函数是通过判断新老节点是否为同一节点：

如果是同一节点，执行patchVnode进行子节点比较；

如果不是同一节点，新节点直接替换老节点；

那如果不是同一节点，但是它们子节点一样怎么办嘞？要牢记：diff是同层比较，不存在跨级比较的！简单提一嘴，React中也是如此，它们只是针对同一层的节点进行比较。

patchVnode

既然提到了patchVnode方法，说明新老节点为同一节点，那么这个方法做了什么处理？

function patchVnode (oldVnode, vnode) {

const el = vnode.el = oldVnode.el //找到对应的真实DOM

let i, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children

if (oldVnode === vnode) return //如果新老节点相同,直接返回

if (oldVnode.text !== null && vnode.text !== null && oldVnode.text !== vnode.text) {

//如果新老节点都有文本节点且不相等,那么新节点的文本节点替换老节点的文本节点

api.setTextContent(el, vnode.text)

}else {

updateEle(el, vnode, oldVnode)

if (oldCh && ch && oldCh !== ch) {

//如果新老节点都有子节点,执行updateChildren比较子节点[很重要也很复杂,下面展开介绍]

updateChildren(el, oldCh, ch)

}else if (ch){

//如果新节点有子节点而老节点没有子节点,那么将新节点的子节点添加到老节点上

createEle(vnode)

}else if (oldCh){

//如果新节点没有子节点而老节点有子节点，那么删除老节点的子节点

api.removeChildren(el)

}
}
}

如果两个节点不一样，直接用新节点替换老节点；

如果两个节点一样，

​新老节点一样，直接返回；

​老节点有子节点，新节点没有：删除老节点的子节点；

老节点没有子节点，新节点有子节点：新节点的子节点直接append到老节点；

​都只有文本节点：直接用新节点的文本节点替换老的文本节点；

​都有子节点：updateChildren

最复杂的情况也就是新老节点都有子节点，那么updateChildren是如何来处理这一问题的，该方法也是diff算法的核心，下面我们来了解一下！

updateChildren

由于代码太多了，这里先做个概述。updateChildren方法的核心：
提取出新老节点的子节点：新节点子节点ch和老节点子节点oldCh；

ch和oldCh分别设置StartIdx(指向头)和EndIdx(指向尾)变量，它们两两比较(按照sameNode方法)，有四种方式来比较。如果4种方式都没有匹配成功，如果设置了key就通过key进行比较，在比较过程种startIdx++，endIdx–，一旦StartIdx > EndIdx表明ch或者oldCh至少有一个已经遍历完成，此时就会结束比较。

下面结合图来理解：

第一步：

oldStartIdx = A , oldEndIdx = C;

newStartIdx = A , newEndIdx = D;

此时oldStartIdx和newStarIdx匹配，所以将dom中的A节点放到第一个位置，此时A已经在第一个位置，所以不做处理，此时真实DOM顺序：A B C；

第二步：

oldStartIdx = B , oldEndIdx = C;

newStartIdx = C , oldEndIdx = D;

此时oldEndIdx和newStartIdx匹配，将原本的C节点移动到A后面，此时真实DOM顺序：A C B；

第三步：

oldStartIdx = C , oldEndIdx = C;

newStartIdx = B , newEndIdx = D;

oldStartIdx++,oldEndIdx–;

oldStartIdx > oldEndIdx

此时遍历结束，oldCh已经遍历完，那么将剩余的ch节点根据自己的index插入到真实DOM中即可，此时真实DOM顺序：A C B D；

所以匹配过程中判断结束有两个条件：

oldStartIdx > oldEndIdx表示oldCh先遍历完成，如果ch有剩余节点就根据对应index添加到真实DOM中；

newStartIdx > newEndIdx表示ch先遍历完成，那么就要在真实DOM中将多余节点删除掉；

看下图这个实例，就是新节点先遍历完成删除多余节点：

最后，在这些子节点sameVnode后如果满足条件继续执行patchVnode，层层递归，直到oldVnode和Vnode中所有子节点都比对完成，也就把所有的补丁都打好了，此时更新到视图。

总结

用一张图来记忆整个Diff过程

1.Vue渲染机制：Vue采用虚拟DOM，在每次属性和状态发生变化时，render函数会返回不同的元素树，然后对比返回的元素树和上次渲染树的差异并对差异部分进行更新，最后渲染为真实DOM。

2.diff永远都是同层比较，如果节点类型不同，直接用新的替换旧的。如果节点类型相同，就比较他们的子节点，依次类推。通常元素上绑定的key值就是用来比较节点的，所以一定要保证其唯一性，一般不采用数组下标来作为key值，因为当数组元素发生变化时index会有所改动。

3.渲染机制的整个过程包含了更新操作，将虚拟DOM转换为真实DOM，所以整个渲染过程就是Reconciliation。而这个过程的核心又主要是diff算法，利用的是生命周期shouldComponentUpdate函数。